本文件规定了使用全矩阵采集/全聚焦技术（FMC/TFM）和相关技术的阵列超声检测的通则。旨在推广FMC/TFM技术以更好地用于制造过程检测、在役检测或修复后检测。本文件给出了定性和定量评价损伤的应用案例。本文件适用于各向同性且均匀的低碳合金钢、常规航空等级的铝合金和钛合金，对于其他材料（如奥氏体）也给出了建议。本文件未给出不连续的验收等级。使用FMC/TFM检测焊缝的应用，见ISO 23864。

ICS 19.100
CCSJ04
中华人民共和国国家标准國
GB/T43921-—2024/IS023865:2021无损检测
超声检测
全矩阵采集/全聚焦技术（FMC/TFM）Non-destructive testing-Ultrasonic testing-Full matrix capture/total focusing technique（FMC/TFM)）[ISO 23865:2021,Non-destructive testing—Ultrasonic testing-General use of full matrix capture/total focusing technique (FMC/TFM) andrelated technologies,IDT
2024-04-25发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2024-04-25实施
规范性引用文件
术语和定义
技术原理
表面状态和耦合要求
检测前需要的信息
检测人员要求
检测设备要求
多成像路径的优点
检测准备·
检测工艺规程
数据存储
TFM图像解释和分析
检测报告
典型的影响和补偿机理
附录A（资料性）常规PAUT和FMC/TFM技术的比较附录B（资料性）
附录C（资料性）
附录D（资料性）
参考文献
FMC/TFM和其他数据采集与成像技术，FMC/TFM设置、ROI和栅格核查
推荐设置和FMC/TFM图像的示例
GB/T43921—2024/ISO23865:202110
本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则起草。
GB/T43921—2024/IS023865:2021第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定本文件等同采用ISO23865：2021《无损检测超声检测全矩阵采集/全聚焦技术（FMC/TFM）及相关技术的总体应用》。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任本文件由全国无损检测标准化技术委员会（SAC/TC56）提出并归口。本文件起草单位：上海材料研究所有限公司、武汉中科创新技术股份有限公司、机械工业上海蓝亚石化设备检测所有限公司、宁波市特种设备检验研究院、水利部水工金属结构质量检验测试中心、广州多浦乐电子科技股份有限公司、武汉大学、广东汕头超声电子股份有限公司超声仪器分公司、北京新联铁集团股份有限公司、长沙理工大学、浙江优尔特检测科技有限公司、上海市核电办公室、华东理工大学。
本文件主要起草人：张义凤、林光辉、李军、王杜、蒋建生、李东风、骆琦、张俊、付汝龙、谭鹰、胡宏伟、柳章龙、李想、项延训、丁杰、黄隐、韩志雄、张鹏独、李斌彬、高志萌、尹璐、杨贵德、赵剑、吕铎、刘伟、刘立帅、田利。
1范围
GB/T43921—2024/ISO23865:2021无损检测超声检测
全矩阵采集/全聚焦技术（FMC/TFM）本文件规定了使用全矩阵采集/全聚焦技术（FMC/TFM)和相关技术的阵列超声检测的通则。旨在推广FMC/TFM技术以更好地用于制造过程检测、在役检测或修复后检测。本文件给出了定性和定量评价损伤的应用案例。本文件适用于各向同性且均匀的低碳合金钢、常规航空等级的铝合金和钛合金，对于其他材料（如奥氏体)也给出了建议。
本文件未给出不连续的验收等级。使用FMC/TFM检测焊缝的应用，见ISO23864。2
规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
ISO5577无损检测
注：GB/T12604.1—2020
ISO9712无损检测
tion of NDT personnel)
注：GB/T9445—2015
超声检测术语（Non-destructivetestingUltrasonictesting—Vocabulary）无损检测术语超声检测（ISO5577：2017，MOD）人员资格鉴定和认证（Non-destructivetesting一Qualificationandcertifica无损检测
ISO16810无损检测
principles)
注：GB/T39240—2020
人员资格鉴定与认证（ISO9712：2012，IDT）总则（Non-destructivetesting—Ultrasonictesting-Genera超声检测
无损检测
ISO18563-1
无损检测
超声检测
总则（ISO16810：2012，MOD)
相控阵超声设备的性能与检验第1部分：仪器（Non-destructivetestingCharacterization and verification of ultrasonic phased array equipment-Part l:Instruments)注：GB/T42399.1—2023
2022,IDT)
无损检测仪器
ISO18563-2无损检测
相控阵超声设备的性能与检验第1部分：仪器（ISO18563-1：相控阵超声设备的性能和检验第2部分：探头（Non-destructivetestingCharacterization and verification of ultrasonic phased array equipment-Part 2: Probes)注：GB/T42399.2—2023
2017,IDT)
ISO23243无损检测
arrays—Vocabulary)
无损检测仪器
相控阵超声设备的性能与检验第2部分：探头（ISO18563-2：阵列超声检测
术语（Non-destructive testing-Ultrasonic testing with注：GB/T12604.13—2023
第13部分：阵列超声检测（ISO23243：2020，IDT无损检测
3术语和定义
ISO5577、ISO23243界定的以及下列术语和定义适用于本文件。1
GB/T43921—2024/IS023865：20213.1
全矩阵采集/全聚焦技术fullmatrixcapture/totalfocusingtechnique;FMC/TFM以全矩阵采集或类似技术作为数据采集方案和以全聚焦或类似技术作为成像方案的组合技术注：TFM通常指“全聚焦方法”，但本文件遵循无损检测提及的术语“方法”为应用某种物理原理的学科（见ISO9712）。
FMC/TFMsetup
全矩阵采集/全聚焦技术设置
FMC/TFM设置
对探头特性（如频率、探头阵元尺寸、波型）、探头位置以及探头数量的设置。注：除非另有规定，本文件中“TFM”和\FMC”指按ISO23243规定的技术及附录B和ISO23243的所有相关技术示例。
4技术原理
FMC/TFM技术和相控阵超声检测（PAUT)均使用具有独立阵元的阵列探头。超声波传播的物理特性以相似的方式控制着这两种技术的能力。在PAUT标准中，如ISO13588，激活孔径用于产生检测用的超声波。
相比较，FMC/TFM技术通常使用全部阵元以获得最佳聚焦成像性能，为了有效聚焦，检测区域宜位于阵列近场区以内，通过使用全部阵元使近场区最大化。在PAUT技术中也能实现与FMC/TFM相似的聚焦，通过使用大孔径或全部阵元产生将声压集中至特定点的声束，确保聚焦点位于该孔径的近场区内。
可用的各种成像路径见表1。
表1成像路径
成像路径
T-TT,TT-T
LL-L,L-LL
LT-T,T-TL
TT-L,L-TT
直接发射，直接接收
直接发射，间接接收或
间接发射，直接接收
间接发射，间接接收
成像路径
表1成像路径（续）
GB/T43921—2024/IS023865：2021示例
直接发射，直接接收
（使用两个间距
已知的独立阵列）
间接发射，间接接收
（使用两个间距
已知的独立阵列）
注1：所有图均为示意图，未按比例。基于互易性原理，发射器和接收器能互换，即整个路径均能沿反方向进行。表中路径箭头的方向是任意的。示意图旨在说明假定用于成像计算的成像路径，并非意味着声束的成型或聚焦
注2：使用间接成像路径，特别是成像路径旨在产生代表反射体形状的图像，需更加精确地评价被检件的物理特性和几何结构，如声速、壁厚或表面不平整。这些能在后处理或使用自适应成像算法中进行补偿。注3：L代表纵波，T代表横波。
4.2FMC/TFM与PAUT的比较
PAUT对激活孔径中的阵元施加延时法则以控制被检件内部的声束。通过激活孔径中各个阵元波阵面相消或相长的于涉形成声束。接收过程中，阵元的信号经叠加形成A扫描信号。除了实现声束在一定角度范围内偏转之外，也能控制PAUT中各个声束在激活孔径近场区内聚焦的声压。相比较.TFM是一种应用于FMC信号的后处理或成像技术.在传输阶段不在被检件内合成声束阵列上某个阵元发射的声波进人被检件内，由此声场在被检件中产生的回波被阵列上的各个阵元接收，见图1。依次激发孔径上的单个阵元，记录所有阵元回波信号，由此实现全矩阵采集（FMC）。GB/T43921—2024/IS023865:2021100000000
激发第1个阵元，波前传输进入被检件波前抵达被检件不连续之前
在不连续处产生反射或衍射的
回波，沿阵列方向返回www.bzxz.net
标引序号说明：
第1个阵元发射的波前；
不连续；
不连续反射或衍射的波前；
接收阵元；
第2个阵元发射的波前。
波前抵达阵列阵元之前
阵列上的所有阵元接收信号
顺序激发第2个阵元并重复，直至激发阵列中的第N个阵元
图1FMC数据采集过程中时间点的典型示例FMC数据经过算法处理，对被检件中的回波信号进行成像。全聚焦技术（TFM)是用于描述此类算法的术语，此类算法对FMC数据施加经计算的延时法则，从而实现声束在规定的关注区域（ROI)内多点处聚焦（见附录B）。成像阶段（将TFM应用于FMC数据）的计算量巨大，但现代计算系统能实现接近实时成像的性能。
两者的详细比较见附录A。
5表面状态和耦合要求
被检件表面状态应至少符合ISO16810的规定。由于通常只采用单个阵元作为发射器，所产生的衍射信号可能很微弱，表面状态差会使检测信号质量下降，进而严重影响检测结果的可靠性。能用不同的耦合介质，但是耦合介质的类型应与被检件的材料相匹配。例如，水（可能包含润湿剂、防冻剂、防腐剂等）、直接接触的糯糊、油、酯、水溶性黏胶纤维等。在检测过程中，耦合剂性能应保持一致。耦合剂应适用于检测时的温度范围。4
检测前需要的信息
6.1总则
ISO18563-3给出了有用的信息
检测前需要的信息
检测开始前，检测人员应获知以下信息：a）
检测目的和检测范围；
记录标准；
实施检测时被检件所处的制造或运行阶段；母材类型和产品成型方式（如铸造、锻造、轧制等）；d)
几何特性（特别是使用反射波检测时）；检测可接近性和表面状态的要求，检测温度；与热处理相关的检测时机（如有）；g）
GB/T43921—2024/ISO23865:2021h）
检测前应提供规范要求的验收标准和定量方法（在编写应用案例建议时进行调整）。若怀疑被检件材质呈现各向异性时，应特别注意。7检测人员要求
按本文件实施检测的人员应按ISO9712或合同各方同意的体系进行资格鉴定与认证，取得超声检测相关工业门类的资格等级证书，并由雇主或其代理对其进行岗位培训和授权。除超声检测通用知识外，检测人员还应熟悉FMC/TFM技术或相关技术，并具有实践操作经验。应根据实际超声检测工艺规程，选择合适的超声检测设备，在具有代表性的、包含与被检缺欠类似的自然或人工反射体的被检件上进行培训和考试，应记录培训和考试结果。3检测设备要求
8.1总则
FMC采集过程需检测系统能依次激发阵列中的阵元，并且从阵列探头中采集到单个阵元的信号也可使用其他处理，包括自适应处理（见附录B）。TFM过程可能要具有快速处理和大存储容量的能力来处理FMC采集的大量数据。也可使用基于较小存储容量的替代处理方法（如基于平面波成像(PWI)）。8.2仪器
FMC/TFM仪器可显示与常规PAUT仪器相同类型的图像（B扫、C扫、D扫），也可提供其他类型的图像显示。
如适用，采用FMC/TFM技术进行检测的超声仪器应符合ISO18563-1的规定。超声仪器应采集并处理全矩阵或部分矩阵的信号，或将其传输给计算机进行后处理。宜采集足够长的A扫描信号，以包含需进行处理或后处理的所有成像路径。超声仪器的带宽宜足够大，以接收频率至少为探头中心频率两倍的信号，设置合理的高通和低通滤波器参数，例如高通设置为不大于探头中心频率的一半，低通设置为至少是探头中心频率的2倍。如适用，应在书面检测工艺规程中明确规定这5
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